出典：建築物衛生管理技術者試験令和5年度(2023年)｜給水および排水の管理第120問
問題
給湯設備の循環ポンプに関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) ポンプは、背圧に耐えるものを選定する。
(2) ポンプの循環流量は、加熱装置における給湯温度と返湯温度との温度差に比例する。
(3) ポンプの揚程は、循環管路系で最も大きくなる管路における摩擦抵抗・局部抵抗による圧力損失から決定する。
(4) ポンプには、接液部をステンレス鋼製としたものが多く使用されている。
(5) ポンプで脈動による騒音・振動が発生した場合の対応として、ポンプの吐出し側にサイレンサなどを設置する。
ビル管過去問｜給湯循環ポンプ｜循環流量・揚程計算・材質・騒音振動対策を解説
この問題は、給湯循環ポンプの基本事項である循環流量の考え方、揚程の決め方、材質の選定、そして騒音・振動対策について問う問題です。正答は(2)です。給湯循環流量は、給湯温度と返湯温度との差が大きいほど少なくて済み、差が小さいほど多く必要になります。つまり、温度差には比例ではなく反比例の関係があります。他の選択肢は、給湯循環ポンプの実務的な考え方として適切です。式だけで覚えるのではなく、熱をどれだけ運ぶかという視点で理解すると、似た問題にも対応しやすくなります。
(1) ポンプは、背圧に耐えるものを選定する。
適切です。給湯設備の循環ポンプは、配管系統の圧力条件の中で使用されるため、運転中に受ける背圧に耐えられる構造であることが必要です。特に給湯設備では、加熱による膨張や高置水槽・加圧給水設備との関係で、ポンプに一定の圧力がかかることがあります。ポンプがこの圧力に耐えられないと、漏水や機械的損傷、シール部の不具合などの原因になります。そのため、実際の選定では流量や揚程だけでなく、使用圧力や耐圧性能も確認することが重要です。
(2) ポンプの循環流量は、加熱装置における給湯温度と返湯温度との温度差に比例する。
不適切です。循環流量は、給湯温度と返湯温度との温度差に比例するのではなく、反比例する関係にあります。給湯循環では、配管途中で失われる熱を補うために、一定量の熱を運ぶ必要があります。このとき、運ぶ熱量は、おおまかに循環流量と温度差の積で表されます。したがって、必要な熱量が同じなら、温度差が大きいほど必要な循環流量は少なくなり、温度差が小さいほど必要な循環流量は多くなります。たとえば、返ってくる湯の温度低下が小さい場合は、1回あたりに運べる熱の差が小さいため、その分だけ多くの水を循環させないと必要な熱量を運べません。この「温度差が大きいほど流量が増える」と思い込むと誤りやすいため注意が必要です。
(3) ポンプの揚程は、循環管路系で最も大きくなる管路における摩擦抵抗・局部抵抗による圧力損失から決定する。
適切です。循環ポンプの揚程は、配管内を水が流れるときに生じる圧力損失を補うために必要となります。給湯循環系は閉回路であるため、理論上は上昇分と下降分の静水頭が打ち消し合い、主として摩擦抵抗や局部抵抗を見込んで揚程を決めます。ここでいう局部抵抗とは、エルボ、バルブ、継手、熱交換器などを通過するときに生じる損失です。したがって、循環回路のうち最も不利な経路、すなわち圧力損失が最大になる管路を基準にしてポンプ揚程を決定するのが基本です。これを理解していないと、必要揚程が不足し、末端で十分な循環が得られなくなるおそれがあります。
(4) ポンプには、接液部をステンレス鋼製としたものが多く使用されている。
適切です。給湯循環ポンプでは、ポンプ内部で湯に接する部分が高温水にさらされるため、耐食性に優れた材料が求められます。そのため、接液部にはステンレス鋼が多く用いられます。給湯系統では、水質や温度条件によって腐食が進みやすく、材質選定を誤ると赤水や腐食生成物の発生、ポンプ寿命の低下などの原因になります。とくに飲用を兼ねる給湯設備では、衛生性も重要であるため、耐食性と清潔性の観点からもステンレス製の接液部は実務上広く採用されています。
(5) ポンプで脈動による騒音・振動が発生した場合の対応として、ポンプの吐出し側にサイレンサなどを設置する。
適切です。ポンプ運転に伴って脈動が生じると、配管系に騒音や振動が伝わり、設備全体の不快音や建物内への影響につながることがあります。その対策として、吐出し側にサイレンサや緩衝装置を設け、圧力変動や流体脈動を和らげる方法があります。また、実務ではそれに加えて、防振架台、防振継手、適切な支持方法、配管固定の見直しなども重要です。この選択肢は「サイレンサなど」としており、代表的な対策の一つを述べているため適切と判断できます。
この問題で覚えるポイント
給湯循環ポンプの循環流量は、配管から失われる熱をどれだけ補うかで決まります。必要熱量が一定であれば、給湯温度と返湯温度との差が大きいほど、少ない流量で同じ熱を運ぶことができます。逆に温度差が小さいと、1回の循環で運べる熱が少ないため、より大きな流量が必要になります。ここは「温度差と流量は反比例」と整理して覚えることが大切です。 揚程は、給湯循環系が閉回路であることを踏まえ、主として配管の摩擦抵抗と局部抵抗による圧力損失から決まります。高低差をそのまま足し込む開放系のポンプ計算と混同しないことが重要です。試験では、最も不利な管路で決めるという考え方がよく問われます。 材質については、給湯設備では高温水に長時間さらされるため、耐食性の高いステンレス鋼が接液部に使われやすいことを押さえておくとよいです。特に給湯は衛生面も重要であり、腐食しにくい材質が求められます。 騒音・振動対策では、脈動そのものを抑える方法と、建物に伝わるのを抑える方法の両方があります。前者としてサイレンサや緩衝装置、後者として防振架台や防振継手などがあります。試験では「どの部位に、どの目的で対策を行うか」が問われやすいです。
ひっかけポイント
この問題の最大のひっかけは、「比例」という言葉にあります。受験者は、温度差が大きいほど熱のやりとりも大きくなるので、流量も大きくなるはずだと直感的に考えがちです。しかし実際には、温度差が大きければ少ない水量でも必要な熱を運べるため、流量は減ります。熱量を運ぶ仕組みを式の形だけでなく、物理的な意味で理解していないと引っかかりやすい部分です。 また、ポンプの揚程についても、給水ポンプのように高低差をそのまま重視する感覚で考えると誤りやすいです。循環ポンプは閉回路で使うことが多く、基本は配管抵抗をまかなうための揚程を見ます。この違いを曖昧に覚えていると、似た問題で混乱します。 さらに、騒音・振動対策の選択肢は、「サイレンサ」という設備用語に慣れていないと違和感を覚えて誤答しやすいです。しかし、選択肢全体としては脈動を抑える措置の一例を述べているので、部分的な語感だけで判断せず、設備全体の目的から正誤を考える姿勢が大切です。
